膠原蛋白對骨骼保健作用研究進展

張東星 宋秀香

膠原蛋白（collagen）也稱作膠原，是一種白色且不透明的無支鏈纖維蛋白，它廣泛地存在于動物的皮、骨、牙齒、血管、肌腱及韌帶中，約占體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的25%～30%，它也是組成細胞間質(zhì)的重要功能性蛋白質(zhì)，因而，膠原蛋白在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。骨骼是脊椎動物體內(nèi)最為堅硬的器官，它具有運動、支持和保護身體、制造紅血球和白血球等多項功能，對人體而言至關(guān)重要。本文擬對膠原蛋白對骨骼的保健作用進行綜述，以期為膠原蛋白的進一步研究提供基礎(chǔ)依據(jù)。

膠原蛋白

膠原蛋白簡介。膠原蛋白是三螺旋結(jié)構(gòu)，其特有的三重螺旋結(jié)構(gòu)使分子較為穩(wěn)定，且有低免疫原性和良好的生物可降解性。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的膠原蛋白約有20多種，營養(yǎng)豐富，富含18種氨基酸（色氨酸和半胱氨酸除外），還含有一般蛋白質(zhì)中少有的羥脯氨酸和焦谷氨酸，它們在動物體內(nèi)有不同的生理功能。

隨著膠原蛋白的廣泛應(yīng)用，其提取方法也在不斷地更新，從傳統(tǒng)的溶劑萃取法、酶法到超聲輔助法和微波輔助法等，原料的利用率再不斷地提高。趙睿等人采用熱水提取法提取鱈魚魚皮膠原蛋白，先用酸堿浸泡魚皮以去除脂肪和雜蛋白，然后用熱水抽提，討論了溫度、pH值和水解時間對其得率的影響。用0.5mol∕L的醋酸作為鮰魚皮中膠原蛋白的提取劑，選取1：50的固液比，15℃下提取72h，其提取率最高可達到62.05%。馬儷等人對酶濃度、酶解時間以及溫度對鱈魚皮中膠原蛋白的提取得率的影響進行了探討，發(fā)現(xiàn)在水解時間為10.43h，水解溫度為16.32℃，酶濃度為0.054%的條件下其提取率為27.53%。楊萌萌等利用超聲波輔助胃蛋白酶法提取青海牦牛蹄筋膠原蛋白，當(dāng)超聲功率366W、超聲時間為7.4min、加酶量為1：133時，其膠原蛋白的提取率為31.04%，要比傳統(tǒng)的胃蛋白酶法提取率高10.69%。

膠原蛋白的保健功效。獨特的理化性質(zhì)和生物功能使膠原蛋白具有較高的營養(yǎng)價值和保健功能，膠原蛋白也因此成為食品研究和應(yīng)用的關(guān)注熱點。膠原蛋白可以加速紅細胞和血紅蛋白的生成，改善循環(huán)，并能保持血管的正常功能，因而可以有效地防治冠心病、動脈硬化、缺血性腦病和高血壓等疾病；而且水解膠原蛋白可以為人體膠原蛋白合成提供氨基酸原料，進而促進膠原蛋白的合成，及時補充人體皮膚流失的膠原蛋白，保持皮膚水分，延緩衰老；膠原蛋白還可以增高人體內(nèi)部分缺乏的必需微量元素，使其保持在相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，并能顯著地降低血膽固醇和甘油三酯；骨膠原是羥基磷灰石的黏合劑，它和羥基磷灰石構(gòu)成了骨骼的主體，而羥脯氨酸作為工具運輸鈣到骨細胞，因而只有攝取足夠的膠原蛋白，才能在保證正常的鈣質(zhì)的需求量。

人體骨骼

骨骼是人體內(nèi)最為堅硬的器官，它主要由蛋白質(zhì)和磷酸鈣等物質(zhì)組成，具有多種功能，對人體有著重要作用。骨骼構(gòu)成人體骨架，支撐整個身體，使人體可以站立、行走和運動；保護人體的其他重要器官，使其避免外力的損傷；骨骼與人體的代謝也有著密切的關(guān)系，參與并調(diào)節(jié)體內(nèi)的無機鹽代謝，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌及電解質(zhì)的平衡；人在幼年時期，骨骼還具有造血的功能，甚至在成年后，部分松質(zhì)骨仍存在造血紅骨髓。

骨質(zhì)疏松癥是一種全身代謝性的骨骼疾病，其特征是骨量減少、骨組織顯微結(jié)構(gòu)退化、骨脆性增高及骨折危險性增加。骨質(zhì)疏松癥主要的臨床表現(xiàn)是疼痛，疼痛后會出現(xiàn)身長縮短、駝背，甚至?xí)霈F(xiàn)骨折、呼吸功能下降等一系列的并發(fā)癥。成人的骨骼始終處在不斷地更新和重建中，新舊交替、維持骨強度的平衡。骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機理是破骨細胞降解骨骼速率大于相對的成骨細胞骨形成的能力，造成負性骨平衡。目前，骨質(zhì)疏松癥已經(jīng)成為了一個全球性的問題，患者的生活受到了嚴重的影響。

近幾年，針對骨質(zhì)疏松癥國內(nèi)外多使用鈣劑、雌激素、降鈣素以及雙磷酸鹽等藥物，這些藥物有一定療效，但也存在著可能誘發(fā)腫瘤、價格比較昂貴等一些問題，因而，安全有效、價格合理的治療骨質(zhì)疏松的藥物成為了研究的熱點。

膠原蛋白對骨骼的保健作用及研究進展

膠原蛋白對骨骼的保健作用。膠原蛋白是人體骨骼的重要組成物質(zhì)，人類骨組織由1/3的有機成分和2/3的無機成分組成，其中膠原蛋白約占骨骼有機成分的80%。骨骼與肌肉連接處的“肌腱”80%以上是膠原蛋白纖維，具有很強的機械強度和堅韌性，可以使人體承受很大的壓力或進行大強度的勞作和運動。因而，膠原蛋白對于維持骨的結(jié)構(gòu)完整和生物力學(xué)特性有著非常重要的作用。骨膠原蛋白分子之間相互交聯(lián)形成了骨膠原纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，骨骼中的鈣以羥基磷灰石形式存在，然后以骨膠原為黏合劑固定下來，并且血漿中的鈣通過膠原蛋白中的羥基脯氨酸運輸?shù)焦墙M織中。當(dāng)人體骨膠原蛋白代謝出現(xiàn)異常時，鈣質(zhì)無法正常的沉積而導(dǎo)致一些骨科疾病。骨質(zhì)疏松就是由于合成骨膠原的速度低于老化或者流失的速度，而造成了骨量和骨密度不足引起的。可見，維持骨骼健康補充膠原蛋白很重要。

膠原蛋白對骨骼的保健作用研究進展。（1）國內(nèi)研究進展。近些年來，膠原蛋白因其對骨骼的特殊保健作用而引起了廣泛地關(guān)注，人們對其研究也不斷增多。高路[18]對120例50～70歲中老年骨質(zhì)疏松癥患者進行了補充膠原蛋白與鈣劑對關(guān)節(jié)疼痛效果的對比試驗，發(fā)現(xiàn)補充鈣劑和膠原蛋白均能緩解骨關(guān)節(jié)疼痛，但鈣劑與膠原蛋白同時服用時效果更為明顯，在使用10d后關(guān)節(jié)疼痛癥狀明顯的減輕；采用去卵巢大鼠模型，研究鱈魚骨膠原肽（BCH）、鱈魚骨活性鈣（CCM）及肽鈣混合復(fù)劑對絕經(jīng)后的骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防作用，結(jié)果說明，CCM與肽鈣復(fù)劑顯著地削弱了卵巢摘除后引起的松質(zhì)骨的骨轉(zhuǎn)換速度和相應(yīng)的骨量的減少；李銀清等觀察了梅花鹿茸膠原酶解物對維甲酸誘導(dǎo)大鼠骨質(zhì)疏松癥的影響，得知0.2g· kg- 1· d- 1的鹿茸膠原酶解物能使大鼠骨量增加，骨組織顯微結(jié)構(gòu)接近正常，骨生物力學(xué)強度也有所增加，對其骨質(zhì)疏松癥有防治作用；張鶴分別采用濃度為0.8、0.4、0.2g / kg的鹿骨膠原蛋白處理去卵巢大鼠，連續(xù)給藥90d后發(fā)現(xiàn)，相對骨質(zhì)疏松組，鹿骨膠原蛋白顯著提高了骨質(zhì)疏松大鼠的骨密度，降低血清中的ALP 含量，增加了Hyp 含量，并顯著改善了骨組織形態(tài)學(xué)參數(shù)及骨力學(xué)指標(biāo)。（2）國外研究進展。Alfonso E .Bello認為，膠原蛋白水解物在關(guān)節(jié)軟骨中積累并刺激軟骨主要膠原蛋白-II型膠原蛋白的再生，增加蛋白聚糖的生物合成。在一些患者中，水解膠原蛋白減少疼痛和殘疾的效果能超過安慰劑。這些研究結(jié)果激發(fā)了研究者探索使用膠原蛋白水解物作為代替來刺激這些軟骨的再生，治療關(guān)節(jié)炎及其他關(guān)節(jié)疾病；Steffen Oesser證實，降解膠原蛋白可以促進軟骨細胞中的II型膠原蛋白生物合成，這也表明了膠原蛋白可在軟骨組織中轉(zhuǎn)換的可能性，對于防治部分骨科疾病有著重要的作用；同時，水解膠原蛋白可以安全有效地幫助保護關(guān)節(jié)，減少關(guān)節(jié)不適的風(fēng)險，維持具有風(fēng)險性的體育活動，并可以減少個人和政府的社會醫(yī)療成本，因而，水解膠原蛋白可進一步考慮作為食品配料成分。

展望

隨著生活水平的提高，健康成為人們生活的最大追求，以膠原蛋白為原料的保健品逐漸進入人們的視線并成為了熱點。目前面臨的問題在于提取膠原蛋白的原料的安全性，原料的質(zhì)量得不到保證，膠原蛋白的安全性也會遭到質(zhì)疑。現(xiàn)在一些畜牧、水產(chǎn)加工業(yè)的發(fā)展，促使了越來越多的廢棄物的產(chǎn)生，利用這些廢棄物來提取膠原蛋白可以降低產(chǎn)品的成本，但對其安全性一定要加強監(jiān)督。經(jīng)常服用含膠原蛋白的保健食品可以有效地預(yù)防和治療中老年人的骨質(zhì)疏松癥，目前，市面上此類保健產(chǎn)品并不多，進一步開發(fā)相關(guān)的保健產(chǎn)品，將成為人們關(guān)注的又一大熱點。